El telescopio espacial James Webb lleva años observando algunos de los rincones más difíciles de estudiar del universo. Sin embargo, una de sus imágenes escondía algo que sus instrumentos ya habían captado, pero que los astrónomos no habían conseguido distinguir: un planeta gigante situado a unos 97 años luz de la Tierra. Su señal estaba allí desde hacía dos años, sepultada bajo el resplandor de la estrella que orbita.
Un equipo de investigadores de Northwestern University y Caltech acaba de demostrar que no era necesario volver a fotografiarlo. Bastaba con analizar los datos de una forma completamente diferente. Su trabajo, publicado el 4 de noviembre en Nature, presenta una técnica que permite retirar con mucha más precisión la luz estelar y mejorar entre dos y quince veces la sensibilidad para detectar planetas débiles, dependiendo de las condiciones de observación.
Un planeta estaba escondido en las imágenes del James Webb, pero la luz de su estrella impedía verlo
Fotografiar directamente un planeta fuera del sistema solar es uno de los grandes desafíos de la astronomía moderna. Mientras las estrellas emiten cantidades enormes de energía, los planetas reflejan o emiten una luz muchísimo más tenue. Incluso un gigante gaseoso relativamente brillante puede resultar unas 100.000 veces menos luminoso que su estrella en determinadas longitudes de onda.
El James Webb utiliza instrumentos llamados coronógrafos para bloquear gran parte de ese resplandor. Pero existe un inconveniente: una pequeña fracción de la luz continúa atravesando el sistema óptico y produce patrones que pueden confundirse con objetos reales o esconder señales planetarias. Según explica Northwestern University, el problema se agrava porque ningún telescopio es perfectamente estable. Las variaciones térmicas y las vibraciones diminutas alteran ligeramente la trayectoria de la luz.
Para superar esta limitación, los investigadores desarrollaron FLIP, acrónimo de Physics-based Learning for Imaging Planets. La herramienta crea un gemelo digital de la cámara infrarroja NIRCam, capaz de simular cómo viaja la luz desde una estrella hasta los detectores del telescopio.
En lugar de limitarse a comparar fotografías y restar el brillo de una estrella de referencia, FLIP ajusta millones de parámetros relacionados con el comportamiento físico del instrumento. De esta manera, reproduce las imperfecciones presentes en cada observación y calcula con mayor precisión qué parte de la imagen corresponde a luz estelar no deseada.
El equipo utilizó técnicas computacionales habituales en el aprendizaje automático, aunque sus responsables aclaran que no entrenaron un modelo de inteligencia artificial para reconocer planetas. La herramienta se apoya en las leyes conocidas de la óptica para reconstruir lo que sucede dentro del telescopio.
El hallazgo podría cambiar la búsqueda de planetas parecidos a los de nuestro sistema solar
La prueba más reveladora llegó al analizar observaciones antiguas de 51 Eridani, una estrella acompañada por un planeta gigante conocido como 51 Eridani b. Este mundo ya había sido descubierto mediante telescopios terrestres, pero permanecía invisible en las imágenes del James Webb tomadas a una longitud de onda de 4,3 micrómetros.
Esa región del espectro resulta especialmente interesante porque el dióxido de carbono absorbe intensamente la radiación infrarroja. La misma característica que permite investigar determinadas propiedades atmosféricas también puede dificultar la detección de un planeta.
Al aplicar FLIP, los investigadores consiguieron eliminar suficiente resplandor para recuperar la señal de 51 Eridani b donde los métodos convencionales habían fracasado. En otras pruebas realizadas con distintas estrellas, la sensibilidad mejoró hasta quince veces, aunque ese incremento máximo no se obtuvo en todos los casos.
El resultado abre una posibilidad especialmente interesante: utilizar los archivos del James Webb como una fuente de descubrimientos todavía pendientes. Los astrónomos podrían encontrar señales que ya fueron registradas por sus instrumentos, pero que habían pasado inadvertidas por las limitaciones del procesamiento de imágenes.
A más largo plazo, la técnica podría aplicarse a futuros observatorios, incluido el proyecto Habitable Worlds Observatory de la NASA, diseñado para estudiar directamente planetas parecidos a la Tierra. Sin embargo, todavía no significa que podamos fotografiar mundos habitables con esta precisión. La verdadera revolución consiste en que una limitación física del telescopio puede compensarse parcialmente mediante cálculos, sin necesidad de modificar su hardware.
